半导体纳米薄膜作为热声子偏振器：散射选择定则与边界模式转换的竞争效应

已知声子散射选择定则控制着通过块体固体的热流。在这里，我们表明这些选择定则也调节通过纳米尺度半导体薄膜的热流，尽管是通过一种以前未被探索的机制。使用第一性原理计算，我们揭示了这些选择定则与纳米薄膜边界处声子模式转换之间的竞争，这种竞争在低温（$\le$ 100 K）下驱动了模式偏振的热流。这种偏振效应在磷化铟等材料中更强，在这些材料中，基于声子支之间大速度差的选择定则通过限制其固有散射事件来放大纵向声学（LA）声子对热导率的贡献，而纳米薄膜中的边界模式转换通过减少LA声子数来抑制它。由此产生的横向偏振非平衡声子将能够实现纳米薄膜中声子与电子、应变和缺陷耦合的对称选择性工程，这在块体固体中难以实现。